3D全息成像也许真的要来了，真的要进入我们普通人的世界了。
斯坦福大学最近宣布取得突破，可以让你戴上普通眼镜，将全彩3D全息图像叠加到你面前的现实世界图像中，真正实现科幻电影中神奇的全息成像。这是否意味着苹果看起来岌岌可危，有了新的希望？库克，一个渴望生存的人，已经在去斯坦福的路上了吗？
苹果头部显示器是一套笨重的设备。通过十几个摄像头，可以捕捉头部显示器内外的各种信息，并在内部和外部显示器上显示，创造一个虚拟与现实相结合的世界。也就是说，当你戴上头部显示器时，你实际上完全隔离了你的视线和外界。你眼前看到的现实世界是相机帮你看到的，朋友看到你明亮的大眼睛，其实是相机拍摄你眼睛的投影。你觉得很奇怪吗？
斯坦福的技术是将波导技术、纳米光子学和人工智能相结合，实现真正的增强现实。全彩3D全息图像直接显示在你眼前，似乎和科幻电影只有一个区别，那就是你不用戴眼镜就能在电影里裸眼看到全息图像。斯坦福只需要戴一副眼镜。
但是即便如此，你还是很期待吗？现在我们来看看科学家们是如何实现这一神奇技术的。
虽然目前的头部显示器都说是为了增强现实，但正如我前面所说，它们的增强实际上是虚拟现实，你的眼睛被抹黑了。还有什么现实？如果一个黑客把它黑了，在你眼前显示出一个虚假的欺骗图像，你可能会踩在沟里的火里。不仅如此，还导致设备非常复杂，体积和重量难以减轻，佩戴者也不舒服，从而减少了增强现实体验和身临其境的真实感。
研究人员想到了80年前出现的3D全息技术，这是一种利用光的干扰和衍射原理重现物体3D图像的技术。如果能把图像投射到普通眼镜上，创造出具有3D深度的全息图像，真的能增强现实吗？
然而，全息技术已经发明了这么多年，但它只存在于科幻电影中。现实世界的零星研究只取得了无法大规模实现的成果，以至于我们现在只能对它的科幻感到惊讶，因为全息技术的实现面临着许多挑战:一是需要大量的计算资源来模拟光波的传播和干扰；第二，需要复杂的光学系统来准确控制光波的相位和振幅；第三，需要高精度的纳米级制造技术来准确控制光波的微结构。此外，物理、技术、成本和用户体验等诸多挑战严重制约了其发展。
斯坦福大学的研究利用先进的纳米技术，设计制造复杂高效的超表面波导结构，结合人工智能机器学习，通过纳米光子学和波导技术的现代突破，预测和优化结构性能，从而准确控制和调整图像生成过程，自动校正光学畸变，提高图像质量，在镜头上创建具有深度感的全彩3D全息图像。使虚拟物体看上去更加真实自然，就像它们真的在你周围的环境中一样。
其中最重要的是波导，这是一种光学元件，可以精确引导和传播光波。它通常由高折射率材料制成。利用全反射原理和极薄的微小超表面结构，可以有效地将光波“囚禁”在内部，使其沿特定路径传播，而不是随意散射，可以调节相位和振幅，从而创建所需的图像效果。
这些可能有点难以理解。简单来说，通过电子束蒸发、光刻、蚀刻等技术，制作出具有纳米结构的波导超表面镜头，相当于将一个传统的大镜头分割成无数纳米级微镜头的组合。每个微镜头都可以独立控制，这样3D全息图像就可以通过基于人工智能的波传播模型和安装在镜腿上的小型全息显示器来实现。
是不是太神奇了？一副普通的眼镜，不仅可以让佩戴者看到现实世界，还可以增强现实图像，为真正的3D全息增强现实眼镜铺平道路。是不是比苹果现在的头显先进多了？如果苹果头显能利用这项技术，他能克服吗？现在所有的缺点都很有可能取代现在的智能手机，成为未来的一只手。不，它是一个人脸智能设备，彻底改变了我们的生活。
幻想真的要成真了，未来真的要来了吗？
这项研究发表在5月8日的《自然》杂志上，可以开放获得。这真是良心。斯坦福似乎不缺钱。感兴趣的朋友可以去看看:
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07386-0
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